宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的(de)距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之(zhī)一(yī)。

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所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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